高分子材料成形原理习题及答案

1、第 1 页 共 8 页计算题1.pa-66 原纤维支数为4500 支，在不断增加负荷的作用下，当负荷为8 克时，纤维被拉断。试求：a)旦数 db)特数 texc)绝对强力 pd)相对强度 pdpte)断裂长度 lpf)强度极限 （=1.14 ）2.某腈纶厂生产的产品经测量其含湿率为2.5%。a)试折合为回潮率为多少？b)若知回潮率为2%，那么该纤维的每1000 公斤的标准重量是多少？3.已知某纤维厂生产pet 长丝，规格为128 支/3l 根，试求 a)该长丝的旦数， 50米卷重（1）单根纤维的旦数（2） 单根纤维的断面直径是多少？（pet：=1.38 ）4.pet 的纺丝温度为286，计量泵

2、规格为0.6cm3/r，转速为 15r/min，喷丝板孔径为 0.3mm，孔数为20 孔，孔长为0.5mm，已知 0 210pa.s，试求流经每孔的yw 和压力降 p 。若为非牛顿流体，非牛顿指数n0.78， 140 pa.s时，其 yw和 p 又为多少？5.聚丙烯腈的硫氰酸钠浓水溶液，已知其20时的零切粘度为40pa.s，非牛顿指数为 0.43，临界剪切速率为150s1，粘流活化能为38kj/mol ，问：（1）20时，把剪切速率提高到3 104s-1，其表观粘度为多少？（2）把该溶液提高到60时其零切粘度为多少？6.涤纶纺丝工艺中所用工艺参数为：纺丝温度280，吹风温度30，纺丝线上固化点

3、温度 80,熔体密度 =1.2010-3g/cm3 ,熔体比热容容1.88kj/kg，卷绕丝密度 1.38 g/cm3，空气导热系数2.6 10-4j/cm.s.,泵供量 365g/min，空气运动粘度1.6 10-5m2/s,卷绕速度 1000m/min，喷丝板规格?0.25mm 400 孔，l/d=2 ，求：（1）纺丝线固化点前的平均直径；（2）纺丝线固化点前的平均速度；（3）纺丝线固化点前的平均给热系数；（4）固化时间。7.pa6 熔体纺丝条件为：熔体密度1.0 g/cm3,卷绕高度 4.5m，泵供量 2.4 cm3/min，喷丝板孔径d0=0.076cm， 空气粘度和密度分别为： 19

4、.2 10-6pa.s， 和 1.2 10-3g/cm3，cf=0.37re-0.01,表面张力 为 5.0 10-4n/cm2,在两种纺丝速度（100m/min，1000m/min）下的卷绕张力fl 分别为 4.0 10-3n 和 1.0 10-2n，沿纺程丝条直径变化如下表所示：x(cm) 10 20 30 40 50 60 70 d(x)(cm) 纺速 100m/min 0.044 0.030 0.024 0.020 0.018 0.017 0.016 纺速 1000m/min 0.036 0.024 0.015 0.012 0.010 0.008 0.007 第 2 页 共 8 页8.

5、试求丝条在两种纺速下的重力，惯性力，流变阻力，空气摩擦阻力和表面张力。当纺速进一步提高时，这些力的变化趋势如何？简答题1.比较熔融纺丝、湿法纺丝和干法纺丝的异同点。2.列举六种可观察到聚合物流体弹性的现象。3.用聚合物、溶剂、凝固剂三元相图说明湿纺、干纺和冻胶纺的相分离过程。4.在橡胶的塑炼过程中，机械力、氧和温度是如何影响塑炼效果的？5.胶接理论主要有哪几种，胶接接头的强度主要取决于哪几种界面结合力？6.影响的 o 因素有哪些？7.简述湿纺中形成皮芯结构的机理。8.硫化过程中对硫化速度及硫化胶网络结构形成起决定作用的主要反应，可分为哪四个主要反应阶段？9.试述影响聚合物熔体剪切粘度的因素。1

6、0. 以 sbs 为例，说明热塑性弹性体为什么既具有橡胶状弹性又具有塑化成型性？11. 从热力学角度出发讨论高聚物结构变化对熔点的影响。12. 聚合物的取向结晶有何特点？13. pa6 和 pet 长丝拉伸方法有何不同？为什么？14. pet 纤维在拉伸过程中其结晶和取向结构有何变化？15. 硫化过程中对硫化速度及硫化胶网络结构形成起决定作用的主要反应，可分为哪四个主要反应阶段？16. 试述影响聚合物流体剪切粘度的因素。17. 试述影响湿纺初生纤维横截面的因素，并结合纺丝工艺条件加以讨论。18. 阐明引起溶纺（或干纺或湿纺）非稳态纺丝的原因，并举例讨论其影响因素。19. 简述影响溶解度的结构因

7、素。20. 工业生产中应如何选择溶剂？21. 如何表征聚合物流体的弹性？22. 试述纺丝过程的基本规律。23. 试述取向结晶有何特点。24. 连续拉伸可分为哪三个区，各个区之间丝条或丝束的运动速度和张力有何不同？25. 熔融纺丝所得到的初生纤维，其结构对拉伸性能有何影响？26. pet 纤维在拉伸过程中其结晶和取向结构有何变化？27. 热定型过程中纤维结构和性能发生了哪些变化？28. 为什么硅橡胶的耐低温性能特别好？29. 塑炼过程中氧气和温度对塑炼效果有何影响？30. 硫化过程中对硫化速度及硫化胶网络结构形成起决定作用的主要反应，可分为哪四个主要反应阶段？31. 胶接理论主要有哪几种，胶接接

8、头的强度主要取决于哪几种界面结合力？第 3 页 共 8 页32. 在涂料的生产过程中，颜料粒子是如何稳定分散在涂料中的？33. 熔纺纺程上的温度分布方程是在什么条件下导出的？34. 试述动力学结晶能力g 的物理意义，并解释k-t 曲线上出现极大值的原因。35. 熔融纺丝过程有哪些几类参数及其主要内容36. 纺丝线上拉伸应变速率为什么会变化及如何变化？37. 何谓稳态纺丝及非稳态纺丝？哪些因素影响初生纤维的线密度的不均一性？38. 熔纺纺程 的控制因素（丝条运动速度和吹风速度）是怎样变化的，它有什么实际意义？39. 纺程上区，区，a,b,以及区的特点如何？40. 进行拉伸的方式有那几种？各适用于

9、何种纤维？41. 何为细颈拉伸、冷拉伸、均匀拉伸？无定型聚合物、结晶聚合物、冻胶初生纤维在拉伸行为上有何不同？42. 拉伸条件对拉伸曲线有何影响？试归纳其变化规律。43. 影响熔纺初生纤维拉伸应力的因素有哪些？通常采取哪些措施提高其拉伸倍数，从而使拉伸均匀？44. 影响拉伸工艺稳定性的因素有哪些？45. 试述拉伸过程涉及三种形变机理，它们之间的关系如何？46. 为什么非晶取向因素是决定纤维强伸的主要因素？47. 试用蠕变方程解释纤维在拉伸中的形变机理。48. 影响松弛时间的因素有哪些？它们如何影响高弹形变的发展？49. 叙述分子网络理论的基本模型，nc、ns、 、在分子网络理论中的含义。50.

10、 热定型所需时间、温度受哪些因素影响？51. 选择定型温度一般要考虑哪些因素？为什么热定型温度一定要高于tg? 52. 何谓经验 “ 转变温度 ” ？它在热定型工艺中有何意义？53.如何控制工艺条件制备高收缩纤维？名词解释1.化学纤维2.人造纤维3.合成纤维4.再生纤维5.复合纤维6.异形纤维7.丝束8.差别化纤维9.高性能纤维第 4 页 共 8 页10. 功能纤维11. 智能材料12. 液晶13. 冻胶纺丝14. 静电纺丝15. 线密度16. 初始模量17. 湿模量18. 断裂功19. 拉伸强度20. 断裂功21. 断裂比功22. 耐磨性23. 零切粘度24. 非牛顿流动指数25. 结构粘度

11、指数26. 剪切粘度27. 拉伸粘度28. 纺丝线29. 纺程30. 冷却长度31. 稳态纺丝32. 双扩散33. 双节线34. 旋节线35. 稀释凝固36. 浓缩凝固37. 等固凝固38. 拉伸点39. 超拉伸现象40. 细颈拉伸、冷拉伸和均匀拉伸41. a型拉伸42. b 拉伸43. c 型拉伸44. d 型拉伸45. 暂定46. 永定47. 塑料的挤出成型、注塑成型48. 工程塑料49. 热固性塑料50. 热塑性塑料51. 熔融指数第 5 页 共 8 页52. 可塑度53. 压缩强度54. 弯曲强度55. 有效弹性56. 冲击强度57. 塑炼58. 混炼59. 热塑性弹性体60. 压延和

12、压型61. 剪切强度62. 蠕变63. 门尼烧焦64. 正硫化时间65. 门尼烧焦66. 门尼粘度67. 脆化温度68. 拉伸耐寒系数69. 吸湿性和吸水性70. 混合71.分散混合判断题1.共混体系具有 ” 互锁 ” 形态时 ,其粘度随着共混比增大而通过一个极小值. 2.纺丝细流的毛细断裂机理是基于强度理论。3.一般熔纺实验数据表明，卷绕丝的取向度主要是拉伸流动取向的贡献。4.湿法纺丝采用零拉伸时，其纺丝线上的膨化区消失。5.定张力热定型的实质是在纤维长度不变的情况下，让高弹形变转化成塑性变形。6.一次成型是利用塑料的塑性变形而成型，二次成型是利用塑料的推迟变形而成型，即是在塑料处于弹性状态

13、条件下进行的。7.注塑机的螺杆形式和结构与挤出机的螺杆完全相同。8.天然橡胶的化学结构是顺式聚异戊二烯。9.压延效应就是压延后的胶片容易出现一种纵横方向物理机械性能的差异，即在纵方向的抗张强度小、 伸长率大、 收缩率小， 而在横方向的抗张强度大、伸长率小、收缩率大。产生这种现象的原因，主要是橡胶分子链及针状或片状的填料粒子，经压延后产生取向排列的结果。第 6 页 共 8 页10. 在 lgs12lg的关系曲线上，非牛顿区的斜率即为非牛顿指数。11. 胀大型细流属于正常的纺丝细流,因此提高细流的膨化比有利于成型的稳定。12. 横吹风比纵吹风的冷却效果好,因此实际生产中纺丝线上的冷却过程是受横吹风

14、速度 vy 控制的。13. 体系的相分离机理决定了湿纺初生纤维的结构。一般按旋节分离机理形成的初生纤维结构较为疏松。14. 在拉伸过程中，纤维非晶区的取向因数小于晶区的取向因数。15. 在单螺杆挤出机中，物料的输送是依靠物料与机筒的摩擦力,而双螺杆挤出机则为“ 正向输送 ” ，有强制将物料向前输送的作用。16. 二次成型只适用于tg 或 tm 比室温低得多的热塑性聚合物。17. 天然橡胶的化学结构是反式聚异戊二烯。18. 胶料在压出过程中，当它流过口型时同时经历着粘性流动和弹性回复两个过程，使压出物呈现膨胀现象。其压出膨胀量主要取决于胶料流动时可回复变形量和松弛时间的长短。 如果松弛时间短，

15、就表现出较大的压出膨胀量。如果松弛时间长，压出膨胀量小。19. 丁苯橡胶属于特种合成橡胶的范畴。20. 具有特殊横截面的纤维一般称为异形纤维。21. 干法纺丝线上，在喷丝孔出口处，除去溶剂的机理以纺丝线内部的扩散为主。22.在拉伸过程中，纤维非晶区的取向因数小于晶区的取向因数。讨论题1.试述影响聚合物流体拉伸粘度的因素。2.根据能量方程式（式中为对于时间的实质微分符号； div 是一个算符， 代表的运算是矢量微分算符与另一矢量的标积；是密度；t 为温度； cv 是恒定条件下的比热容；j是热通量； u 是内能； p：表示流动过程中的能量损失），试确定熔体纺丝线上稳态轴向温度分布的方程式，并据此说

16、明对于纺制超细纤维时熔体纺丝线上的冷却长度lk 较短的原因。3.试述影响溶液纺初生纤维横截面形状的因素。4.按照 brodkey 的混合理论， 试分析混合涉及的三种基本扩散形式在高分子材料添加改性中的作用。第 7 页 共 8 页5.某厂在试制新纤维品种过程中，因原液细流呈漫流型而不能正常纺丝。请在不改变聚合物种类、 溶液浓度及喷丝板的条件下，设计三种能使纺丝能正常进行的方案，并说明理由。6.试根据熔纺过程中丝条在离开喷丝头距离x 处的力平衡方程式， 对作用于纺丝线上的诸力逐项进行分析并指出其作用。7.试述根据拉伸应变速率不同而将整个熔体纺丝线分成的三个区域中速度和轴向速度梯度分布的特征及其对初

17、生纤维结构的影响。8.试述干法纺丝的运动学和动力学的主要特征，并与熔纺和湿纺丝进行比较。9.试述塑料在挤出机中压缩段由固体转变为熔体的过程和机理。10. 试述湿纺纺丝线上的轴向力平衡与熔纺的差别。11. 根据传质机理和纤维内溶剂含量和温度的变化，可以把整个干法纺丝成形过程分成三个区域，试分析三个区域进行的传热和传质的特点。12. 试述塑料在挤出机中压缩段固体试述变为熔体的过程和机理。13. 试述描述熔体纺丝线上取向使结晶速率增加的原因。14. 试用 fick 扩散第一定律描述湿法成形过程中溶剂及凝固剂的双扩散问题。为什么说这种描述过于简化？15. 试述影响拉幅薄膜成型过程的因素。16. 试述流

18、体静压对聚合物流体剪切粘度的影响。17. 试述湿纺初生纤维中形成空隙的机理及其影响因素。18. 试述简述影响橡胶挤出操作的因素。19. 试述聚合物分子结构对剪切粘度的影响。20. 试述当聚合物在纺程上结晶时聚合体的取向度（n）沿纺程的分布特点及其原因。21. 试述湿纺初生纤维中形成空隙的机理及影响因素。22. 试述橡胶配方设计的程序、方法及在绝缘和导电橡胶产品中对于橡胶和配合剂的要求。23. 试述根据拉伸应变速率不同而将整个熔体纺丝线分成的三个区域中速度和轴向速度梯度分布的特征及其对初生纤维结构的影响。24. 试根据下面的三元相图，讨论四个区中聚合物溶液的固化可能性及凝固机理及其对初生纤维结构

19、的影响。图 1 p-s-n 三元体系相平衡图25. 写出纺丝线上轴向力平衡方程式，并分析它们在熔纺和湿纺中的异同点。第 8 页 共 8 页26. 试讨论影响塑料模压成型的主要因素。27. 试述耐气透橡胶的配方设计原则。28. 试述聚合物流体的表观粘度与剪切速率的关系。29. 试述 pet 超高速纺丝（ vl=6000m/min ）中双折射沿纺程的分布特点并解释其原因。30. 试述湿法成形中纤维横截面出现皮层与芯层差异的原因及皮层的特点。31. 注射成型中如何确立模温？32. 试述碳黑对橡胶补强的机理。33. 试述影响拉幅薄膜成型过程的因素。34. 表征纺丝流体的弹性有哪些物理参数？试讨论影响弹性的因素？35. 试导出纺丝线上稳态轴向平均温度t(x) 的解析式，并据此求纺丝线上的固化长度 lk 和讨论影响lk 的因素。36. 某厂在试制新纤维品种过程中，因原